(57)【要約】【課題】プローブの接触圧の変化を容易に低コストで検出可能にすると共に接触圧を所定の範囲内に維持できるプローバ及びプロービング方法の実現。【解決手段】ウエハW上の電子デバイスをテスタで検査をするために、テスタの各端子を前記電子デバイスの電極に接続するプローバであって、電極に接触するプローブ26を有するプローブカード25と、ステージ18と、ステージを移動する移動機構12-17と、移動制御部27と、電極とプローブの相対位置を検出するアライメント機構19,23と、を備えるプローバにおいて、少なくとも１つの移動軸の駆動モータの電流値を測定するモータ電流測定部62,65と、移動位置を維持するように制御した時のモータ電流値から、少なくとも１つの移動軸にかかる荷重を演算する電流−荷重演算部63,66とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の電子デバイスをテスタで検査をするために、前記テスタの各端子を前記電子デバイスの電極に接続するプローバであって、
前記電子デバイスの電極に接触して前記電極を前記テスタの端子に接続するプローブを有するプローブカードと、
基板を保持するステージと、
前記ステージを移動する移動機構と、
前記移動機構を制御する移動制御部と、
前記プローブカードの前記プローブの位置を検出すると共に、前記ステージに保持された前記基板の前記電子デバイスの電極の位置を検出するアライメント動作を行い、前記電子デバイスの電極と前記プローブの相対位置を検出するアライメント機構と、を備え、
前記移動制御部は、前記アライメント機構の検出した前記相対位置に基づいて、検査する前記電子デバイスの電極を前記プローブに接触させるように前記移動機構を制御するプローバにおいて、
前記移動機構の少なくとも１つの移動軸の駆動モータの電流値を測定するモータ電流測定部と、
前記移動制御部が、前記少なくとも１つの移動軸の移動位置を維持するように制御した時の前記モータ電流測定部の測定した電流値から、前記移動機構の前記少なくとも１つの移動軸にかかる荷重を演算する電流−荷重演算部と、を備えることを特徴とするプローバ。
【請求項２】
前記移動制御部は、前記電流−荷重演算部の演算した荷重が所定範囲内になるように、前記移動機構による前記ステージの移動を制御する請求項１に記載のプローバ。
【請求項３】
前記駆動モータは、リニアモータ、直流サーボモータ又は交流サーボモータのいずれかである請求項２に記載のプローバ。
【請求項４】
前記少なくとも１つの移動軸の方向は、前記ステージの前記基板保持面に垂直なＺ軸方向を含む請求項２に記載のプローバ。
【請求項５】
前記少なくとも１つの移動軸の方向は、前記Ｚ軸方向以外の方向を含む請求項４に記載のプローバ。
【請求項６】
前記演算した荷重が所定範囲内になるようにする前記移動制御部による前記駆動モータの制御は、前記電子デバイスの電極が前記プローブに接触した状態で行われる請求項４又は５に記載のプローバ。
【請求項７】
前記Ｚ軸方向の前記演算した荷重が所定範囲内になるようにする移動は、前記電子デバイスの電極が前記プローブに接触した状態で行われ、前記Ｚ軸以外の方向の前記演算した荷重が所定範囲内になるようにする移動は、前記電子デバイスの電極が前記プローブに接触しない状態で行われる請求項５に記載のプローバ。
【請求項８】
前記ステージの温度を所定温度にするステージ温度調整機構を更に備える請求項１から７のいずれか１項に記載のプローバ。
【請求項９】
基板上の電子デバイスをテスタで検査をするために、プローバのプローブカードに設けられ、前記テスタの各端子に接続されるプローブを、ステージに保持された前記基板上の電子デバイスの電極に接触させるプロービング方法であって、
前記プローブカードの前記プローブの位置を検出すると共に、前記ステージに保持された前記基板の前記電子デバイスの電極の位置を検出するアライメント動作を行い、前記電子デバイスの電極と前記プローブの相対位置を検出し、
検出した前記相対位置に基づいて、検査する前記電子デバイスの電極を前記プローブに接触させるように移動させるプロービング方法において、
前記ステージを移動させる移動機構の少なくとも１つの移動軸の駆動モータを移動位置を維持するように制御した時の前記駆動モータの電流値を測定し、
測定した電流値から、前記移動機構の前記少なくとも１つの移動軸にかかる荷重を演算することを特徴とするプロービング方法。
【請求項１０】
演算した荷重が所定範囲内になるように、前記移動機構による前記ステージの移動を制御する請求項９に記載のプロービング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハなどの基板上に形成された半導体チップ（ダイ）、ＭＥＭＳなどの複数の電子デバイスの電気的な検査を行うために電子デバイスの電極をテスタに接続するプローバ及びプロービング方法に関する。以下、半導体ウエハ上に形成された電子デバイス（半導体チップ）を検査する場合を例として説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、基板上に形成されたＭＥＭＳやガラス基板上に形成された液晶パネル上の電子デバイスなどの電気的な検査を行うプローバ及びプロービング方法にも適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程では、薄い円板状の半導体ウエハに各種の処理を施して、電子デバイスをそれぞれ有する複数のチップ（ダイ）を形成する。各チップは電気的特性が検査され、その後ダイサーで切り離なされた後、リードフレームなどに固定されて組み立てられる。上記の電気的特性の検査は、プローバとテスタを利用して行われる。プローバは、ウエハをステージに固定し、各チップの電極パッドにプローブを接触させる。テスタは、プローブに接続される端子から、電源および各種の試験信号を供給し、チップの電極に出力される信号をテスタで解析して正常に動作するかを確認する。
【０００３】
電子デバイスは広い用途に使用されており、広い温度範囲で使用される。そのため、電子デバイスの検査を行う場合、例えば、室温（常温）、２００°Ｃのような高温、及び−５５°Ｃのような低温で、検査する必要があり、プローバにはこのような環境での検査が行えることが要求される。そこで、プローバにおいてウエハを保持するステージのウエハ載置面の下に、例えば、ヒータ機構、チラー機構、ヒートポンプ機構などのステージの表面の温度を変えるウエハ温度調整機構を設けて、ステージの上に保持されたウエハを加熱又は冷却することが行われる。
【０００４】
図１は、ウエハ温度調整機構を有するプローバを備えるウエハテストシステムの概略構成を示す図である。図示のように、プローバ１０は、基台１１と、その上に設けられた移動ベース１２と、Ｙ軸移動部１３と、Ｘ軸移動部１４と、Ｚ軸移動部１５と、Ｚ軸移動台１６と、θ回転部１７と、ステージ１８と、プローブの位置を検出する針位置合わせカメラ１９と、支柱２０及び２１と、ヘッドステージ２２と、図示していない支柱に設けられたウエハアライメントカメラ２３と、ヘッドステージ２２に設けられたカードホルダ２４と、カードホルダ２４に取り付けられるプローブカード２５と、ステージ移動制御部２７と、を有する。プローブカード２５には、カンチレバーやスプリングピンなどのプローブ２６が設けられる。移動ベース１２と、Ｙ軸移動部１３と、Ｘ軸移動部１４と、Ｚ軸移動部１５と、Ｚ軸移動台１６と、θ回転部１７は、ステージ１８を３軸方向及びＺ軸の回りに回転する移動・回転機構を構成し、ステージ移動制御部２７により制御される。移動・回転機構については広く知られているので、ここでは説明を省略する。プローブカード２５は、検査するデバイスの電極配置に応じて配置されたプローブ２６を有し、検査するデバイスに応じて交換される。
【０００５】
ステージ１８内には、ステージ１８の高温又は低温にするためのヒータ・冷却液路２８が設けられている。温度制御部２９は、ヒータ・冷却液路２８のヒータに供給する電力及び冷却液路に循環させる冷却液の温度を制御する。これにより、ステージ１８を高温から低温の間の所望の温度にすることができ、それに応じてステージ１８に保持されたウエハＷを所望の温度にして検査を行うことができる。なお、温度制御部２９は、ステージ１８の表面の近くに設けられた図示していない温度センサの検出した温度に基づいて制御を行う。
【０００６】
テスタ３０は、テスタ本体３１と、テスタ本体３１に設けられたコンタクトリング３２とを有する。プローブカード２５には各プローブに接続される端子が設けられており、コンタクトリング３２はこの端子に接触するように配置されたスプリングプローブを有する。テスタ本体３１は、図示していない支持機構により、プローバ１０に対して保持される。
【０００７】
検査を行う場合には、針位置合わせカメラ１９がプローブ２６の下に位置するように、Ｚ軸移動台１６を移動させ、針位置合わせカメラ１９でプローブ２６の先端位置を検出する。このプローブ２６の先端位置の検出は、プローブカードを交換した時にはかならず行う必要があり、プローブカードを交換しない時でも所定個数のチップを測定するごとに適宜行われる。次に、ステージ１８に検査するウエハＷを保持した状態で、ウエハＷがウエハアライメントカメラ２３の下に位置するように、Ｚ軸移動台１６を移動させ、ウエハＷ上の半導体チップの電極パッドの位置を検出する。１チップのすべての電極パッドの位置を検出する必要はなく、いくつかの電極パッドの位置を検出すればよい。また、ウエハＷ上のすべてのチップの電極パッドを検出する必要はなく、いくつかのチップの電極パッドの位置が検出される。
【０００８】
図２は、電極パッドをプローブ２６に接触させる動作を説明するための図である。プローブ２６の位置及びウエハＷの位置を検出した後、チップの電極パッドの配列方向がプローブ２６の配列方向に一致するように、θ回転部１７によりステージ１８を回転する。そして、ウエハＷの検査するチップの電極パッドがプローブ２６の下に位置するように移動した後、ステージ１８を上昇させて、電極パッドをプローブ２６に接触させる。
【０００９】
プローブ２６は、バネ特性を有し、プローブの先端位置より接触点を上昇させることにより、電極に所定の接触圧で接触する。ウエハＷとプローブ２６の先端の配列面との傾き及びプローブ２６の先端位置のばらつきなどを考慮して、電極パッドとプローブ２６が確実に接触するように、プローブ２６の先端位置より高い位置まで電極パッド、すなわちウエハＷの表面を上昇させている。これをオーバードライブと称し、検出したプローブ２６の先端位置からウエハＷの表面を更に上昇させる移動量をオーバードライブ量と称する。従って、すべてのプローブが所定の接触圧でウエハの電極に接触していれば、ステージ１８全体には、１本のプローブの接触圧にプローブ本数を乗じた接触圧力が印加される。近年は、スループットの向上のため、複数のダイを同時に検査するマルチプロービング処理が行われており、プローブの本数が数千本にもなる場合があり、そのような場合には、プローブカード２５及びステージ１８には全体として非常に大きな接触圧が印加される。
【００１０】
プローブの先端位置のバラツキは所定の範囲内になるように設定されており、針位置合わせカメラ１９で確認され、先端位置が所定の範囲外のプローブが存在する場合にはプローブカードは補修される。このようにプローブの先端位置が所定の範囲内にあるので、上記のように、半導体チップの電極をプローブに接触させる時に、接触位置から更にオーバードライブ量だけウエハを上昇させることで、各プローブの電極との接触圧が所定の範囲内になると考えられてきた。
【００１１】
しかし、半導体デバイスの微細化及び高集積化に応じて、電極部分の膜厚も薄くなる傾向にあり、接触圧の許容範囲も小さくなっている。特に、高温又は低温での検査を行う場合には、各部の温度が変化して移動機構の移動量などに誤差を生じ、オーバードライブしただけではプローブ２６を所定の範囲の接触圧で電極に接触できないという問題を生じている。
【００１２】
また、プローブが接触することにより、ステージが微小ではあるが傾斜して接触位置に誤差を生じるという問題もある。この問題はプローブ数が増加すると無視できない誤差を生じる。
【００１３】
そこで、特許文献１は、オーバードライブ量からプローブカードのステージに対する荷重を演算して、荷重によりステージが傾斜する時には移動位置を補正することを記載している。しかし、荷重はオーバードライブ量から演算しており、各種の変動を考慮すると、荷重、すなわちプローブの接触圧を正確に演算するのは難しいという問題がある。
【００１４】
また、特許文献２は、プローブカードの温度及びプローブカードの接触圧の少なくとも一方を検出して、検出した値に基づいてステージの位置を補正することを記載している。圧力の検出は圧力センサを使用して行う。
【００１５】
更に、特許文献３は、ステージに荷重を測定する圧力センサを設け、プローブとウエハとの接触により発生する荷重を測定して、オーバードライブ量を制御すること、言い換えればプローブ全体の電極に対する接触圧を一定にすることを記載している。
【００１６】
更に、特許文献４は、ステージの位置を検出するリニアエンコーダを設けて、オーバードライブ量と実際の変位量の差からプローブのウエハとの接触による沈み量を演算して接触圧を演算することを記載している。
【００１７】
【特許文献１】特開平１１−３０６５１号公報
【特許文献２】特開平１１−１７６８９３号公報
【特許文献３】特開２００１−１１０８５７
【特許文献４】特開２００１−２２８２１２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
特許文献２は、プローブカードに設けた圧力センサによりプローブのウエハとの接触によりプローブカードに生じる圧力を検出しており、圧力センサを設けるためコストが増加するという問題がある。特に、プローブカードに生じる圧力は位置により異なるので複数箇所に圧力センサを設けており、コスト増加が大きい。
【００１９】
特許文献３も圧力センサを使用しており、圧力センサを設けるためコストが増加するという問題がある。特に、ステージはプローブが接触しても傾斜しない剛性が必要であるが、特許文献３では、ステージを支持する部分に圧力センサを設けており、ステージの剛性を維持しながら荷重を測定する圧力センサを設けるのは難しく、圧力センサの設置機構が複雑で高コストになるという問題がある。
【００２０】
特許文献４は、リニアエンコーダにより検出したステージの位置から接触圧を演算しており、接触圧に直接関係する物理量を検出するものではないため、測定移動誤差が増加した場合などには、接触圧が正確に検出できないという問題を生じる。
【００２１】
更に、特許文献２及び３は、ステージのウエハ載置面に垂直な方向、すなわちＺ軸方向の圧力のみを問題にしているが、プローブの形状や配置によっては、ステージに対してＺ軸方向だけでなく、他の軸方向や回転方向についても力が加えられ、プローブと電極の相対位置の変化を生じる場合がある。このようなＺ軸方向以外の方向についても測定できるようにするには、更に多くの圧力センサを設ける必要があり、更なるコスト増加をもたらす。
【００２２】
本発明は、このような問題を解決するもので、プローブのウエハに対する接触圧や相対位置の変化を生じるような圧力変化を容易に低コストで検出可能にすると共に、プローブのウエハに対する接触圧を所定の範囲内に維持できるプローバ及びプロービング方法の実現を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記目的を実現するため、本発明のプローバ及びプロービング方法は、ステージの移動機構で、ステージの移動位置を維持する時のＺ、Ｘ、Ｙ、θの各軸方向の駆動モータの電流値を検出することにより各軸方向の荷重を検出する。
【００２４】
すなわち、本発明のプローバは、基板上の電子デバイスをテスタで検査をするために、前記テスタの各端子を前記電子デバイスの電極に接続するプローバであって、前記電子デバイスの電極に接触して前記電極を前記テスタの端子に接続するプローブを有するプローブカードと、基板を保持するステージと、前記ステージを移動する移動機構と、前記移動機構を制御する移動制御部と、前記プローブカードの前記プローブの位置を検出すると共に、前記ステージに保持された前記基板の前記電子デバイスの電極の位置を検出するアライメント動作を行い、前記電子デバイスの電極と前記プローブの相対位置を検出するアライメント機構と、を備え、前記移動制御部は、前記アライメント機構の検出した前記相対位置に基づいて、検査する前記電子デバイスの電極を前記プローブに接触させるように前記移動機構を制御するプローバにおいて、前記移動機構の少なくとも１つの移動軸の駆動モータの電流値を測定するモータ電流測定部と、前記移動制御部が、前記少なくとも１つの移動軸の移動位置を維持するように制御した時の前記モータ電流測定部の測定した電流値から、前記移動機構の前記少なくとも１つの移動軸にかかる荷重を演算する電流−荷重演算部と、を備えることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明のプロービング方法は、基板上の電子デバイスをテスタで検査をするために、プローバのプローブカードに設けられ、前記テスタの各端子に接続されるプローブを、ステージに保持された前記基板上の電子デバイスの電極に接触させるプロービング方法であって、前記プローブカードの前記プローブの位置を検出すると共に、前記ステージに保持された前記基板の前記電子デバイスの電極の位置を検出するアライメント動作を行い、前記電子デバイスの電極と前記プローブの相対位置を検出し、検出した前記相対位置に基づいて、検査する前記電子デバイスの電極を前記プローブに接触させるように移動させるプロービング方法において、前記ステージを移動させる移動機構の少なくとも１つの移動軸の駆動モータを移動位置を維持するように制御した時の前記駆動モータの電流値を測定し、測定した電流値から、前記移動機構の前記少なくとも１つの移動軸にかかる荷重を演算することを特徴とする。
【００２６】
本発明によれば、各移動軸の荷重を、低コストのモータ電流測定部により測定することができる。
【００２７】
移動制御部は、電流−荷重演算部の演算した荷重が所定範囲内になるように、移動機構によるステージの移動を制御する。
【００２８】
本発明では、駆動モータとして、電流値により荷重を測定できるモータを使用する。このようなモータとしては、例えば、リニアモータ、直流サーボモータ又は交流サーボモータなどが使用できる。
【００２９】
プローブと基板の接触による接触圧は、主としてステージの載置面に垂直なＺ軸方向に生じるので、ステージの移動機構のＺ軸方向の駆動モータの荷重は少なくとも測定するが、他のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθ回転方向の駆動モータについても必要に応じて測定する。
【００３０】
演算した荷重が所定範囲内になるようにする制御は、電子デバイスの電極がプローブに接触した状態で行うか、電極がプローブから離れた状態で行うかのいずれかである。Ｚ軸方向及びそれ以外の方向について、この２つの方法を行うことができるが、Ｚ軸方向については電極がプローブに接触した状態で、Ｚ軸以外の方向については電極がプローブから離れた状態で行うことが望ましい。
【００３１】
ステージの温度を高温又は低温にするステージ温度調整機構を備えプローバの場合、温度変化量の増大に伴い移動機構の移動誤差も増加するので、本発明を適用すると効果的である。
【発明の効果】
【００３２】
本発明により、プローブと基板の電極との接触が確実に行えるプローバ及びプロービング方法が、低コストで実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明の実施例のプローバは、図１に示したウエハテストシステムで使用される。
【００３４】
図３は、実施例のプローバのステージ１８及びその移動機構に関係する部分の構成を示す図である。図３に示すように、カードホルダ（図示せず）に保持されたプローブカード２５にはプローブ２６が、ステージ１８に保持されたウエハＷに対向するように設けられている。図１に示すように、ステージ１８にはヒータ・冷却液路２８が設けられているが図示は省略している。ステージ１８は、θ回転部１７に支持され、Ｚ軸の回りに回転可能である。θ回転部１７及び針位置合わせカメラ１９は、Ｚ軸移動台１６に支持され、Ｚ軸移動部１５によりＺ軸方向（上下方向）に移動可能である。
【００３５】
Ｚ軸移動部１５では、Ｘ軸移動台４７に設けられた摺動ベース４２に対してＺ軸方向に摺動可能に支持された摺動部材４１に取り付けられている。摺動部材４１の底板４３には、ボールネジのナット部４４が取り付けられている。ボールネジ４５は、Ｚ軸移動台１６の軸受（図示せず）と、Ｘ軸移動台４７の軸受４６に支持され、Ｘ軸移動台４７に設けられたＺ軸モータ４８により回転される。ボールネジ４５が回転すると、その回転方向に応じてＺ軸移動台１６がＺ軸方向に移動する。
【００３６】
Ｘ軸移動部１４では、Ｙ移動台５８上に、２つの側板５０と、摺動ベース５１が設けられている。Ｘ軸移動台４７の下に設けた摺動部材５２は、摺動ベース５１に対してＸ軸方向に摺動可能に支持されており、Ｘ軸移動台４７はＸ軸方向に移動可能である。２つの側板５０の軸受（一方のみ図示）５６にはボールネジ５５が支持されており、側板５０に設けられたＸ軸モータ５７により回転される。Ｘ軸移動台４７の下には、支持板５３が設けられ、支持板５３にはボールネジ５５のナット部５４が取り付けられている。ボールネジ５５が回転すると、その回転方向に応じてＸ軸移動台４７がＸ軸方向に移動する。
【００３７】
更に、Ｚ軸モータ４８を駆動するＺ軸モータ駆動部６１と、Ｘ軸モータ５７を駆動するＸ軸モータ駆動部６４と、が設けられている。
【００３８】
ここでは、Ｚ軸移動機構とＸ軸移動機構のみを示したが、Ｙ軸移動部１３にも同様の機構が設けられており、θ回転部１７にはモータによりＺ軸の回りにステージ１８を回転する機構が設けられており、それぞれの駆動モータを駆動する駆動部が設けられている。以上の構成は、従来例と同じである。
【００３９】
本実施例では、駆動モータ４８及び５７は、リニアモータである。リニアモータは、モータの荷重と電流値、すなわちトルクと電流値が対応するため、電流値を測定することにより、モータの荷重が測定できる。このようにトルクと電流値が対応するモータ、例えば直流サーボモータや交流サーボモータをリニアモータの代わりに使用することもできる。従って、トルクと電流値が対応しないステッピングモータは使用できない。
【００４０】
各駆動モータにはエンコーダが設けられ、回転量が制御できるようになっている。更に、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸については、それぞれリニアスケールが設けられ、リニアスケールの値を読み取って位置制御ができるようになっている。なお、θ回転軸についても回転量を検出するスケールを設けて回転量が制御できるようになっている。
【００４１】
本実施例では、Ｚ軸、Ｘ軸、Ｙ軸及びθ回転軸のそれぞれの駆動モータの電流を測定し、測定値から荷重を演算する演算部を設けている。図３に示すように、Ｚ軸モータ駆動部６１におけるＺ軸モータ４８の駆動信号の電流を測定するＺ軸電流測定部６２と、測定した電流から荷重を演算する電流−荷重演算部６３と、Ｘ軸モータ駆動部６４におけるＸ軸モータ５７の駆動信号の電流を測定するＸ軸電流測定部６５と、測定した電流から荷重を演算する電流−荷重演算部６６と、が設けられている。電流−荷重演算部６３及び６６で演算されたＺ軸及びＸ軸の荷重データはステージ移動制御部２７に送られる。なお、ここでは、Ｚ軸とＸ軸の荷重を演算する部分についてのみ図示したが、Ｙ軸及びθ回転軸についても電流測定部と電流−荷重演算部が設けられている。
【００４２】
図４は、実施例のプローバにおいて、ウエハの検査する半導体チップの電極をプローブに接触させ、検査の間接触状態を維持する制御動作を示すフローチャートである。
【００４３】
ステップ１０１では、プローブ位置検出処理及びアライメント処理の結果に基づいて、Ｘ軸、Ｙ軸及びθ回転移動機構を制御して、電極がプローブの下に位置するようにステージを移動する。移動量の制御は、エンコーダ及びリニアスケールなどを利用して行われる。
【００４４】
ステップ１０２では、Ｘ軸、Ｙ軸及びθ回転の駆動モータを保持モードに切り換える。保持モードでは、移動した位置を維持する動作が行われ、リニアスケールなどを監視して、移動した位置、すなわちスケールの値が変化しないように制御が行われる。
【００４５】
ステップ１０３では、Ｚ軸の駆動モータを制御して、所定のオーバードライブ量になるようにステージを移動する。
【００４６】
ステップ１０４では、Ｚ軸の駆動モータを保持モードに切り換える。上記のように、所定のオーバードライブ量になるようにステージをＺ軸方向に移動しており、プローブが電極に接触して撓んでいるので、接触圧が生じている。
【００４７】
ステップ１０５では、Ｚ軸の駆動モータの電流値を測定する。
【００４８】
ステップ１０６では、測定した電流値からＺ軸の荷重を演算する。ここで演算されたＺ軸の荷重はプローブの電極との接触圧に対応する。
【００４９】
ステップ１０７では、演算した荷重があらかじめ設定された所定の範囲内であるかを判定する。
【００５０】
もし、範囲外であれば、ステップ１０８に進む。これ以降、プローブと電極との接触が行われている間は、Ｚ軸方向についてはスケールの値を維持する制御でなく、演算した荷重が所定範囲内になるようにフィードバックする制御に切り換えられる。
【００５１】
ステップ１０８では、Ｚ軸の駆動モータの荷重が所定範囲内になるようにどちらの方向に移動すべきか決定する。言い換えれば、荷重が小さければステージを上昇させ、荷重が大きければステージを降下させる方向である。
【００５２】
ステップ１０９では、エンコーダまたはスケールの単位移動量だけＺ軸方向に移動し、ステップ１０５に戻る。
【００５３】
そして、演算したＺ軸の荷重が所定範囲内に入るように、以上のステップ１０５から１０９を繰り返す。ステップ１０７で演算したＺ軸の荷重が所定範囲内であると判定されると、ステップ１１０に進む。
【００５４】
ステップ１１０では、Ｘ軸、Ｙ軸及びθ回転の駆動モータの電流値を測定する。
【００５５】
ステップ１１１では、測定した電流値からＸ軸、Ｙ軸及びθ回転の荷重を演算する。
【００５６】
ステップ１１２では、演算した荷重があらかじめ設定された所定の範囲内であるかを判定する。もし、Ｘ軸、Ｙ軸及びθ回転の荷重がすべて範囲内であれば、ステップ１０５に戻る。そして、プローブを接触させた半導体チップに対する検査を開始する。もし、Ｘ軸、Ｙ軸及びθ回転の荷重の１つでも範囲外であれば、ステップ１１３に進む。ステップ１１３以降は、荷重が範囲外の軸についてのみ行われ、そのような軸が複数ある場合には順番に行われる。
【００５７】
ステップ１１３では、Ｘ軸、Ｙ軸及びθ回転の荷重が所定範囲内になるようにどちらの方向に移動すべきか決定する。
【００５８】
ステップ１１４では、位置制御するスケールの値を上記の方向に単位量だけ変化させて記憶する（更新する）。
【００５９】
ステップ１１５では、変化させたスケールの値の値になるように移動する。
【００６０】
ステップ１１６では、保持モードに切り換え、ステップ１１０に戻る。
【００６１】
そして、ステップ１１０から１１６を繰り返して、Ｘ軸、Ｙ軸及びθ回転の荷重が所定範囲内に入るようにする。ステップ１１２で、Ｘ軸、Ｙ軸及びθ回転の荷重が所定範囲内にあると判定された場合には、ステップ１０５に戻る。そして、プローブを接触させた半導体チップに対する検査を開始し、検査の間ステップ１０５から１１６を繰り返す。これにより、検査の間に温度変化などによって、各部が伸縮して位置が変化しても、所望の状態が維持される。
【００６２】
検査が終了して別の半導体チップを検査する場合には、ステージをＺ軸方向に降下させてプローブを電極から離した後、ステップ１０１から同様の動作を行う。
【００６３】
図４のフローチャートでは、ステップ１１２で、演算したＸ軸、Ｙ軸及びθ回転の荷重の１つでも所定範囲外であれば、そのままの状態、すなわちプローブが電極に接触した状態でＸ軸、Ｙ軸及びθ回転の方向の移動が行われる。この移動はスケールの単位量である微小な移動量であり、ほとんどの場合微小量移動するだけでＸ軸、Ｙ軸及びθ回転の荷重のすべてが所定範囲内になるので、プローブが電極に接触した状態で移動してもほとんど問題は生じない。しかし、プローブが電極に接触した状態で移動すると、プローブが電極面を擦るのでゴミなどが発生する恐れがある。このような問題の発生を防止するようにした制御動作の変形例を図５のフローチャートで説明する。
【００６４】
図５のフローチャートは、ステップ１１２で、Ｘ軸、Ｙ軸及びθ回転の荷重が所定範囲外であると判定された場合に、ステップ１２１に進む。
【００６５】
ステップ１２１及び１２２は、ステップ１１３及び１１４と同じである。
【００６６】
ステップ１２３では、プローブと電極が非接触状態になるように、Ｚ軸方向に移動、すなわちステージを降下させる。
【００６７】
ステップ１２４では、Ｘ軸、Ｙ軸及びθ回転軸について記憶したスケール値に従って移動を行い、ステップ１０３に戻る。そして、再び電極がプローブに接触するようにステージを上昇させて、ステップ１０３以下の動作を行う。ここで、ステップ１２１から１２４は検査を開始する前に行い、検査を開始した後は、ステップ１０７でＺ軸の荷重が所定範囲内であると判定された時には、ステップ１０５に戻り、ステップ１１０以降は、行わないようにすることが望ましい。これにより、検査の途中で、プローブと電極が非接触状態になり検査が中断されるということがなくなる。
【００６８】
以上、本発明の実施例を説明したが、各種の変形例があり得るのはいうまでもない。例えば、ステップ１０７でＺ軸の荷重が所定範囲内であると判定された時には、ステップ１０５に戻るようにして、Ｚ軸方向の荷重についてのみフィードバック制御を行い、Ｘ軸、Ｙ軸及びθ回転軸については、アライメント処理に基づくスケールを利用した位置制御のみを行うようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、プローバであればどのようなプローバにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】プローバとテスタでウエハ上のチップを検査するシステムの基本構成を示す図である。
【図２】電極パッドをプローブに接触させる動作を説明する図である。
【図３】本発明の実施例のプローバのステージ及びその移動機構に関係する部分の構成を示す図である。
【図４】実施例のプローバにおいて、半導体チップの電極をプローブに接触させ、検査の間接触状態を維持する制御動作を示すフローチャートである。
【図５】図４の制御動作の変形例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７１】
１３    Ｙ軸移動部
１４    Ｘ軸移動部
１５    Ｚ軸移動部
１６    Ｚ軸移動台
１７    θ回転部
１８    ステージ
１９    針位置合わせカメラ
２３    ウエハライメントカメラ
２５    プローブカード
２６    プローブ
２７    ステージ移動制御部
４８    Ｚ軸モータ
５７    Ｘ軸モータ
６１    Ｚ軸モータ駆動部
６２    Ｚ軸電流測定部
６３、６６    電流−荷重演算部
６４    Ｘ軸モータ駆動部
６５    Ｘ軸電流測定部
Ｗ    ウエハ
【図１】
2007324181.tif 000003
【図２】
2007324181.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2007324181.tif 000007